Em um artigo publicado hoje em Cartas de revisão física , Valerie Domcke do CERN e Camilo Garcia-Cely do DESY relatam uma nova técnica de busca de ondas gravitacionais - as ondulações no tecido do espaço-tempo que foram detectadas pela primeira vez pelas colaborações LIGO e Virgo em 2015 e valeram Rainer Weiss, Barry Barish e Kip Thorne receberam o Prêmio Nobel de Física em 2017.

A técnica de Domcke e Garcia-Cely é baseada na conversão de ondas gravitacionais de alta frequência (variando de megahertz a gigahertz) em ondas de rádio. Esta conversão ocorre na presença de campos magnéticos e distorce a radiação relíquia do universo primitivo, conhecida como radiação cósmica de fundo, que permeia o universo.

A dupla de pesquisa mostra que essa distorção, deduzido de dados cósmicos de fundo de microondas obtidos com radiotelescópios, pode ser usado para pesquisar ondas gravitacionais de alta frequência geradas por fontes cósmicas, como fontes da idade das trevas ou até mesmo mais atrás em nossa história cósmica. A idade das trevas é o período entre o momento em que os átomos de hidrogênio se formaram e o momento em que as primeiras estrelas iluminaram o cosmos.

"As chances de que essas ondas gravitacionais de alta frequência se convertam em ondas de rádio são mínimas, mas contrabalançamos essas probabilidades usando um detector enorme, o cosmos, "explica Domcke." A radiação cósmica de fundo fornece um limite superior na amplitude das ondas gravitacionais de alta freqüência que se convertem em ondas de rádio. Essas ondas de alta frequência estão além do alcance dos interferômetros de laser LIGO, Virgo e KAGRA. "

Domcke e Garcia-Cely derivaram dois desses limites superiores, usando medições de fundo de micro-ondas cósmicas de dois radiotelescópios:o instrumento ARCADE 2 transportado por balão e o telescópio EDGES localizado no Observatório de Radioastronomia de Murchison, na Austrália Ocidental. Os pesquisadores descobriram que, para os campos magnéticos cósmicos mais fracos possíveis, determinado a partir de dados astronômicos atuais, as medições EDGES resultam em uma amplitude máxima de uma parte em 10 ¹² para uma onda gravitacional com uma frequência de cerca de 78 MHz, enquanto as medições ARCADE 2 produzem uma amplitude máxima de uma parte em 10 ¹⁴ a uma frequência de 3-30 GHz. Para os campos magnéticos cósmicos mais fortes possíveis, esses limites são mais rígidos - uma parte em 10 ²¹ (EDGES) e uma parte em 10 ²⁴ (ARCADE 2) - e são cerca de sete ordens de magnitude mais rigorosos do que os limites atuais derivados de experimentos existentes em laboratório.

Domcke e Garcia-Cely dizem que os dados de radiotelescópios de última geração, como o Square Kilometer Array, bem como análise de dados aprimorada, deveria estreitar ainda mais esses limites e talvez até pudesse detectar ondas gravitacionais da idade das trevas e dos primeiros tempos cósmicos.